19.(16分)如下面左图所示,某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物,运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F,并描绘出v-
图象。假设某次实验所得的图象如下面右图所示,其中线段AB与v轴平行,它反映了被提升重物在第一个时间段内v和
的关系;线段BC的延长线过原点,它反映了被提升重物在第二个时间段内v和
的关系;第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变,因此图象上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s,速度增加到vC=3.0m/s,此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2,绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计。
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(1)乙物体和甲物体碰撞过程中损失的动能;
(2)乙物体和甲物体碰撞后一起向下运动至最低点的过程中,乙物体和甲物体克服弹簧弹力所做的功。
18.(14分)质量 m=1.0kg的甲物体与竖直放置的轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地面上,如图所示。质量m=1.0kg的乙物体从甲物体正上方,距离甲物体h=0.40m处自由落下,撞在甲物体上在极短的时间内与甲物体粘在一起(不再分离)向下运动。它们到达最低点后又向上运动,上升的最高点比甲物体初始位置高H=0.10m。已知弹簧的劲度系数k=200N/m,且弹簧始终在弹性限度内,空气阻力可忽略不计,重力加速度g取10m/s2。求:
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(1)经历多长时间A相对地面速度减为零;
(2)站在地面上观察,B板从开始运动,到A相对地面速度减为零的过程中,B板向右运动的距离;
(3)A和B相对运动过程中,小滑块A与板B左端的最小距离。
17.(12分)如图所示,一质量M=4.0kg、长度L=2.0m的长方形木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0kg的小滑块A(可视为质点)。现对A、B同时施以适当的瞬时冲量,使A向左运动,B向右运动,二者的初速度大小均为2.0m/s,最后A并没有滑离B板。已知A、B之间的动摩擦因数μ=0.50,取重力加速度g =10m/s2。求:
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(1)小滑块通过B点时的速度大小;
(2)小滑块滑到B点时轨道对其作用力的大小;
(3)小滑块落地点D到C点的距离。
16.(12分)如图所示,AB是在竖直平面内的1/4圆周的光滑圆弧轨道,其半径为R,过圆弧轨道下端边缘B点的切线是水平的,B点距正下方水平地面上C点的距离为h。一质量为m的小滑块(可视为质点)自A点由静止开始下滑,并从B点水平飞出,最后落到水平地面上的D点。重力加速度为g,空气阻力可忽略不计,求:
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在弹簧处于原长的情况下,标记物块左侧边缘(即弹簧右端)的位置O;然后用水平力推物块,将弹簧压缩,标记弹簧压缩最短时物块左侧边缘的位置A;然后突然撤去推力,弹簧将物块推出,物块滑行一段距离后停下,标记此时物块左侧边缘的位置B。测得OA之间的距离为x1,OB之间的距离为x2。
在分析实验数据时,若算出 与 的值近似相等,便可视为成功验证了弹簧的弹性势能表达式。(用测得的物理量和已知物理量的符号表示)
15.(6分)某同学经查阅资料得知:弹簧弹性势能的表达式为EP=kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量。
为验证这个结论,他找来一根劲度系数未知的轻质弹簧和已知质量为m的物块,事先测出物块与水平面间的动摩擦因数μ的值。查,又查出当地重力加速度g的值。
(1)在测量实验所用弹簧的劲度系k时,若只能选用一个测量仪器,则可以选择 。
(2)在测出弹簧的劲度系数k和物块与水平面间的动摩擦因数μ的值之后,按照下图所示的方式进行仪器组装:弹簧左端固定在墙上,物块紧靠弹簧右端放置在水平面上,且与弹簧不拴接。
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(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力,根据以上测得的物理量可得,棉球从B端飞出的速度v0=
(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值,不计棉球与管壁的摩擦,重力加速度g,大气压强p0均为已知,利用图14中拟合直线的斜率k可得,管内气体压强p= 。
(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦,则(2)中得到的p与实际压强相比 (偏大或偏小)。
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